冶金工程專業(yè)課程教學(xué)能力培養(yǎng)淺析

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摘要：為了適應(yīng)冶金工業(yè)快速發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)，滿足行業(yè)對(duì)高等工程技術(shù)人才的需求，基于冶金工程專業(yè)主干課鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ開展了注重工程能力培養(yǎng)的教學(xué)模式探索：強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基本原理和專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)掌握，注重教師對(duì)課程基本知識(shí)的講授；采用工程師進(jìn)課堂、案例教學(xué)等，注重理論密切結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)；借鑒具有工程性特點(diǎn)的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；工程能力；理論結(jié)合實(shí)踐；教學(xué)模式

2017年6月，教育部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，提出加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，鼓勵(lì)深化產(chǎn)教融合、校企合作的人才培養(yǎng)模式[1-2]。近年來，中國冶金工業(yè)快速發(fā)展，生產(chǎn)的潔凈化、智能化、綠色化水平大大提高，冶金行業(yè)急需能夠積極應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的高等工程技術(shù)人才。目前，本科生在鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ課程學(xué)習(xí)中存在著如下問題：對(duì)所學(xué)基本原理、基本知識(shí)掌握不扎實(shí)、不系統(tǒng)；對(duì)所學(xué)理論知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用理解不深，對(duì)冶金生產(chǎn)和研究所需技能不甚清晰等。鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ作為冶金學(xué)科的專業(yè)主干課，主要講授煉鋼的基本原理、主要化學(xué)反應(yīng)，以及生產(chǎn)各工序的主要設(shè)備和工藝，依托該課程探索培養(yǎng)本科生工程能力的教學(xué)模式具有重要意義。

一、工程能力培養(yǎng)教學(xué)模式分析

工科學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，構(gòu)建基礎(chǔ)理論體系，更重要的是具備將理論知識(shí)應(yīng)用于具體工程的實(shí)踐能力[3]。因此，在該課程的教學(xué)中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。一是強(qiáng)調(diào)對(duì)煉鋼學(xué)基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。教學(xué)中注重?zé)掍摶驹?、基本反?yīng)、工序主要工藝與設(shè)備等基本知識(shí)的講授。只有通過教師的系統(tǒng)講授，學(xué)生才能構(gòu)建系統(tǒng)的理論知識(shí)體系，掌握工程能力必備的基本知識(shí)[4]。因此，發(fā)揮學(xué)生的主體能動(dòng)性，提高課程參與度。不能對(duì)全部課程內(nèi)容實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”，對(duì)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)部分要采用教師講授為主的教學(xué)模式。二是注重理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)。鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ是關(guān)于煉鋼基本理論與工序工藝的專業(yè)課程，工序包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉、連續(xù)鑄鋼等，該部分內(nèi)容既是主要工藝和設(shè)備的基本知識(shí)，也是煉鋼基本原理在工序中的應(yīng)用，課程本身內(nèi)容是理論應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。授課時(shí)把握好該特點(diǎn)，在工藝部分講授時(shí)注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。此外，隨著國內(nèi)冶金技術(shù)的快速發(fā)展和高?？蒲泄ぷ鞯拈_展，煉鋼基本理論和原理在分析和解決冶金生產(chǎn)問題的過程中發(fā)揮了很好的指導(dǎo)作用，相關(guān)生產(chǎn)案例和科研案例可以納入教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生工程能力[5]。三是采用有效的教學(xué)方式和方法。在注重基本知識(shí)講授和理論結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，選用合適、有效的教學(xué)方式和方法對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程能力很重要。選取理論知識(shí)的載體，有效開展理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)對(duì)于理論知識(shí)應(yīng)用于具體工程的能力培養(yǎng)是非常重要的[6]。

二、教學(xué)中注重工程能力培養(yǎng)

針對(duì)上述關(guān)于工程能力培養(yǎng)的教學(xué)模式分析，在鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ教學(xué)過程中，開展了“注重基本知識(shí)講授”、“理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)”、及教學(xué)方式和方法探索與實(shí)踐。

（一）注重基本知識(shí)講授

理論知識(shí)應(yīng)用于具體工程的能力前提是有扎實(shí)的基本知識(shí)，為此，強(qiáng)調(diào)對(duì)煉鋼基本工藝原理和專業(yè)知識(shí)的講授，重視學(xué)生對(duì)于煉鋼過程基本反應(yīng)規(guī)律的掌握和工程能力培養(yǎng)。根據(jù)鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ教學(xué)大綱，將授課內(nèi)容進(jìn)一步系統(tǒng)化，分為三部分：煉鋼基礎(chǔ)篇、煉鋼工藝篇及案例分析總結(jié)篇。煉鋼基礎(chǔ)篇主要介紹煉鋼的主要任務(wù)和脫碳、脫磷、脫硫等基本原理；煉鋼工藝篇主要介紹煉鋼流程中鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉、連續(xù)鑄鋼等各工序工藝原理、主要設(shè)備和工藝過程；案例分析總結(jié)篇在前面兩部分授課內(nèi)容基礎(chǔ)上，基于生產(chǎn)案例或科研案例，綜合運(yùn)用煉鋼學(xué)原理和工藝知識(shí)，分析并解決生產(chǎn)技術(shù)問題。教學(xué)中強(qiáng)調(diào)對(duì)煉鋼基本反應(yīng)、基本現(xiàn)象和基本規(guī)律的學(xué)習(xí)，對(duì)煉鋼主要反應(yīng)和基本原理等安排較多學(xué)時(shí)重點(diǎn)講授。例如，鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ課堂教學(xué)共48個(gè)學(xué)時(shí)，安排12個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)煉鋼基本反應(yīng)授課；在鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、電弧爐煉鋼、爐外精煉、連鑄等章節(jié)中，也加強(qiáng)了對(duì)各種生產(chǎn)工藝方法基本原理的介紹[7]。講授煉鋼基礎(chǔ)篇和煉鋼工藝篇，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)和掌握較為系統(tǒng)扎實(shí)的關(guān)于煉鋼反應(yīng)、基本原理的理論知識(shí)，以及工序主要設(shè)備、工藝方法的專業(yè)知識(shí)，具備了工程實(shí)踐的基本知識(shí)。

（二）理論結(jié)合實(shí)踐

與大多數(shù)專業(yè)課相同，鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ課程教學(xué)既有基本工藝原理，還包括許多與工藝、設(shè)備、操作相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)專業(yè)課學(xué)習(xí)興趣不高，對(duì)一些重要工藝、設(shè)備等也感覺較難記憶和理解。為了解決這一問題，培養(yǎng)理論分析和解決實(shí)際問題能力，采取了理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)方法[8]。該課程主要內(nèi)容之一是煉鋼工序工藝，既是工序主要設(shè)備和工藝的基本知識(shí)，也是煉鋼學(xué)原理在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用。講授該部分內(nèi)容時(shí)注重前面所授基本原理在工藝中的運(yùn)用，如鐵水預(yù)處理中的脫硫預(yù)處理是最早發(fā)展的鐵水預(yù)處理方式，結(jié)合前面講授的脫硫原理，分析鐵水預(yù)處理具有“低氧勢”“鐵液中硫的活度系數(shù)高”等有利于脫硫的熱力學(xué)條件。冶金生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉中原有的脫硫任務(wù)放在更具熱力學(xué)優(yōu)勢的鐵水預(yù)處理階段，不但顯著提高了脫硫效率，而且在工序上分解了轉(zhuǎn)爐煉鋼的任務(wù)，縮短了轉(zhuǎn)爐冶煉周期，優(yōu)化了煉鋼流程。除了講授煉鋼工藝篇時(shí)注重基本原理與工藝技術(shù)的結(jié)合，也強(qiáng)調(diào)與鋼鐵工業(yè)重要科研密切結(jié)合的教學(xué)模式，即案例教學(xué)。科研和教學(xué)是相互補(bǔ)充的，如果沒有科研提供新的思想和內(nèi)容，教學(xué)水平難以提高[9]。案例教學(xué)素材來自生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題，學(xué)生通過獨(dú)立思考與分析，運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論，給出案例問題的解決方案。在此過程中，學(xué)生不僅對(duì)基礎(chǔ)理論進(jìn)一步加深理解，而且培養(yǎng)了運(yùn)用理論體系分析與解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合[10]?；谡n程大綱和知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合近年來鋼鐵冶金領(lǐng)域的重要科技進(jìn)展，通過一些重要科研案例，如通過汽車用的優(yōu)質(zhì)鋼板生產(chǎn)，加深學(xué)生對(duì)煉鋼過程中脫碳反應(yīng)、真空精煉設(shè)備的工藝方法和基本原理等的認(rèn)識(shí)；結(jié)合齒輪、彈簧等高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)，使學(xué)生對(duì)鋼液脫氧反應(yīng)、非金屬夾雜物控制、爐外精煉工藝過程等有更深刻的認(rèn)識(shí)。此外，科研案例還豐富了課程內(nèi)容、彌補(bǔ)了教材的滯后性，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的熱情、培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要的意義[11]。除了理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)，還探索了“工程師進(jìn)課堂”教學(xué)模式，即高校教師和來自冶金企業(yè)的工程師聯(lián)合授課。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展和越來越多的高學(xué)歷人才走進(jìn)冶金企業(yè)，生產(chǎn)技術(shù)人員的理論水平和研究水平有了很大提高，且具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。引入工程師講授該課程中的部分專業(yè)內(nèi)容，有助于培養(yǎng)學(xué)生工程能力。課程全部內(nèi)容由主講教師根據(jù)教學(xué)大綱統(tǒng)籌安排；高校教師主講基本原理、基本工藝等大綱要求的主要知識(shí)內(nèi)容；對(duì)于重要的知識(shí)點(diǎn)或模塊，選取1～2個(gè)，由工程師結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行講授。授課主體發(fā)揮各自特長，高校教師從冶金原理的視角、工程師從生產(chǎn)應(yīng)用視角對(duì)該課程進(jìn)行講授。例如，轉(zhuǎn)爐煉鋼是該課程主要內(nèi)容之一，在主講教師講授基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，邀請冶金企業(yè)煉鋼部技術(shù)人員從轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)角度介紹了轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備、工藝過程、煉鋼技術(shù)進(jìn)步及綠色化生產(chǎn)等內(nèi)容。學(xué)生聽課興趣很高，在學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)爐煉鋼知識(shí)的同時(shí)，也了解了當(dāng)前先進(jìn)冶金企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、技術(shù)水平及需求，取得了很好的教學(xué)效果。

（三）體現(xiàn)“工程性”特點(diǎn)的教學(xué)方式和方法

為了培養(yǎng)工程能力，注重基本知識(shí)講授和理論結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，提高課程學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。為此，實(shí)踐了一些教學(xué)方式、方法，以提高教學(xué)效果[6]。為了體現(xiàn)課程工程性特點(diǎn)，拉近學(xué)生與實(shí)際煉鋼生產(chǎn)的距離，授課過程中用到的絕大多數(shù)圖片和錄像來自于實(shí)際冶金生產(chǎn)和科研結(jié)果。隨著冶金工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對(duì)于新動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向開展專題研討，即就某一專題設(shè)置報(bào)告題目，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，以5minPPT的形式對(duì)全班同學(xué)演講。例如，針對(duì)冶金生產(chǎn)的智能化發(fā)展，設(shè)置了“冶金生產(chǎn)與人工智能”專題；針對(duì)目前國內(nèi)廢鋼蓄積量的顯著增加，設(shè)置了“廢鋼的發(fā)展及利用”專題。專題結(jié)合了冶金技術(shù)發(fā)展和當(dāng)前的新興技術(shù)，符合學(xué)生的興趣愛好，顯著提高了學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，在查閱文獻(xiàn)、綜述并報(bào)告的過程中培養(yǎng)了主動(dòng)探索解決問題的創(chuàng)新能力和工程能力。

三、結(jié)語

為了適應(yīng)冶金工業(yè)快速發(fā)展，滿足冶金行業(yè)對(duì)高等工程技術(shù)人才的需求，基于冶金工程專業(yè)主干課鋼鐵冶金學(xué)Ⅱ開展了注重工程能力培養(yǎng)的教學(xué)模式探索與實(shí)踐，主要包括注重?zé)掍搶W(xué)原理和專業(yè)知識(shí)等基本知識(shí)的講授，工程師進(jìn)課堂、案例教學(xué)等，取得了良好的教學(xué)效果。

作者:于會(huì)香 單位:北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院